В настоящей статье рассматриваются технические характеристики и функциональные возможности узкополосного радиомодема Guardian УКВ-диапазона, предназначенного для замены широко используемых в настоящее время в российском топливно-энергетическом комплексе радиомодемов Dataradio T-Base/T-96SR производства американской компании CalAmp. Новый радиомодем Guardian полностью совместим с заменяемым оборудованием. Он позволяет (может) продлить сроки эксплуатации действующих радиосетей за счет постепенной замены эксплуатируемого оборудования без модификации схемы коммутации в радиосети. Применение нового модема в действующих радиосетях позволяет последовательно повышать их функциональные возможности. Представленные в статье данные актуальны для построения технологических радиосетей сбора данных и управления нового поколения, в том числе, предназначенных для обслуживания Интеллектуальных электроэнергетических сетей (Smart Grid, «умная» или активно-адаптивная сеть).
С середины девяностых годов прошлого столетия в составе узкополосных технологических радиосетей обмена данными значительной части ведущих компаний топливно-энергетического комплекса активно эксплуатируются радиомодемы Dataradio T-96SR и базовые станции/ретрансляторы T-Base (T-96SR). Наиболее крупные радиосети на данном оборудовании развернуты в компаниях Amoco, Chevron, Exxon, Shell и Texaco (США), British Petroleum (Великобритания), Kuwait Oil Company (Кувейт), Saudi Aramco (Саудовская Аравия). В Российской Федерации оборудование успешно используется в радиосетях практически всех топливно-энергетических компаний, включая АО «Газпром» и «Связьтранснефть», а также значительной частью электроэнергетических компаний, включая ОАО «ЕвроСибЭнерго», «МРСК Сибири», РАО «Энергетические Системы Востока». По оценке многих международных экспертов из США, Канады, Австралии и Новой Зеландии, данные радиомодемы остаются лучшим решением для телеметрических радиосетей реального времени.
Однако в связи с тем, что радиомодемы Dataradio T-96SR/ T-Base выпускались более 15 лет без существенной модернизации, было принято решение о прекращении их производства. Для замены радиомодемов специалистами компании CalAmp (приобрела права на выпуск оборудования Dataradio) разработан и запущен в серийное производство перспективный радиомодем Guardian-100/200/400/900. Данный радиомодем стал основой радиотехнической платформы «Т», которая включает в себя радиомодем для удаленного объекта, ретранслятор и базовую станцию. В рамках программы импортозамещения производство базовой станции/ ретранслятора T-Base (Guardian), работающего в симплексном, полудуплексном или дуплексном режимах, было освоено ЗАО «НПП «Родник», которое выполняет сборку оборудования на собственной технической базе в г.Москве.
Основные технические характеристики радиомодема Guardian представлены в Таблице 1.
Таблица 1.
| Общие характеристики | Радиомодем Guardian | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| ОВЧ | 200 МГц | УВЧ | 900 МГц | ||
| Диапазон частот, МГц | 136-174 | 215-240 | 406-470, 450-512 | 928-960 | |
| Шаг сетки частот, кГц | 25 или 12,5 (настраивается программно) | ||||
| Тип излучения | 9K55F1D, 9K35F1D, 11K6F1D, 14K6F1D, 16K4F1D | ||||
| Потребляемый ток: | |||||
| - приём, мА | 360 (10 В); 200 (20 В); 150 (30 В) | ||||
| - передача 40 дБм (10 Вт), А | 4,6 (10 В); 2,04 (20 В); 1,37 (30 В) | ||||
| - передача 30 дБм (1 Вт), А | 1,2-3,6 (10 В); 0,6-1,8 (20 В); 0,4-1,2 (30 В) | ||||
| Номинальная задержка при холодном старте, с | 20 | ||||
| Рабочее напряжение, В | 10-30, постоянный ток | ||||
| Рабочая температура, °C | от -30 до 60 | ||||
| Температура хранения, °C | от -45 до 85 | ||||
| Влажность, % | 5-95 (без образования конденсата) | ||||
| Габаритные размеры, см | 13,97 (Ш) х 10,80 (Г) x 5,40 (В) | ||||
| Масса (в упаковке), кг | 1,1 | ||||
| Рабочий режим | Симплекс, полудуплекс, дуплекс | Симплекс, полудуплекс | |||
| Приемник | |||||
| Чувствительность (вероятность ошибки 1х10-6), дБм: | |||||
| - 25 кГц | -100 (19,2 кбит/с), -107 (9,6 кбит/с), -110 (4,8 кбит/с) | ||||
| - 12,5 кГц | -107 (9,6 кбит/с), -110 (4,8 кбит/с) | ||||
| Подавление помех по соседнему каналу, дБ | 60/12,5 кГц; 70/25 кГц | ||||
| Интермодуляция, дБ | >75 | ||||
| Избирательность, дБ | >70/25 кГц; >60/12,5 кГц | ||||
| Передатчик | |||||
| Полоса пропускания без подстройки, МГц | 38 | 38 | 64 (406,1-470) |
32 | |
62 (450-512) |
|||||
| Выходная мощность при напряжении 13,6 В, Вт | 1-10 | 1-8 | |||
| Время атаки, мс | <1 | ||||
| Время переключения между каналами, мс | <15 | ||||
| Импеданс, Ом | 50 | ||||
| Цикл работы на передачу, % | 100 | ||||
| Стабильность частоты, ppm | 1,0 | ||||
| Интерфейсы | RS-232 (DB9) | ||||
| Антенна | TNC (мама) – приём/передача, SMA (мама) – приём (для дуплексных моделей) | ||||
| Модем | |||||
| Скорость, кбит/с | 4,8; 9,6; 19,2 | ||||
| Индикация | Питание, состояние, подключение к ЛВС, работа ЛВС, приём/передача | ||||
| Вид модуляции | 2FSK | ||||
Основные технические характеристики базовой станции/ретранслятора T-Base (Guardian) представлены в Таблице 2.
Таблица 2.
| Общие характеристики | Базовая станция/ретранслятор T-Base (Guardian) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| ОВЧ | 200 МГц | УВЧ | 900 МГц | ||
| Диапазон частот, МГц | 136-174 | 215-240 | 406-470 450-512 |
928-960 | |
| Шаг сетки частот, кГц | 25 или 12,5 | ||||
| Тип излучения | 9K55F1D, 9K35F1D, 11K6F1D, 14K6F1D, 16K4F1D | ||||
| Потребляемый ток: | |||||
| - приём | 360 мА (10 В); 200 мА (20 В); 150 мА (30 В) | ||||
| - передача 40 дБм (10 Вт) | 4,6 А (10 В); 2, 04 А (20 В); 1,37 А (30 В) | ||||
| - передача 30 дБм (1 Вт) | 1,2-3,6 А (10 В); 0,6-1,8 А (20 В); 0,4-1,2 А (30 В) | ||||
| Номинальная задержка при холодном старте, с | 20 | ||||
| Рабочее напряжение, В | 10-30, постоянный ток | ||||
| Рабочая температура, °C | от -30 до +60 | ||||
| Температура хранения, °C | от -45 до +85 | ||||
| Влажность, % | 5-95, без образования конденсата | ||||
| Габаритные размеры, см | 13,1 (Ш) x 47,5 (В) x 23,1 (Г) | ||||
| Масса (в упаковке), кг | 5,2, с дуплексером | ||||
| Рабочий режим | Симплекс, полудуплекс, дуплекс | Симплекс, полудуплекс | |||
| Приемник | |||||
| Чувствительность (вероятность ошибки 1х10-6), дБм: | |||||
| - 25 кГц | -100 (19,2 кбит/с), -107(9,6 кбит/с), -110 (4,8 кбит/с) | ||||
| - 12,5 кГц | -107 (9,6 кбит/с), -110 (4,8 кбит/с) | ||||
| Подавление помех по соседнему каналу, дБ | 60/12,5 кГц; 70/25 кГц; | ||||
| Интермодуляция, дБ | >75 | ||||
| Избирательность, дБ | >60/12,5 кГц; >70/25 кГц | ||||
| Передатчик | |||||
| Полоса пропускания без подстройки, МГц | 38 | 38 | 64 406,1-470 МГц |
32 | |
62 450-512 МГц |
|||||
| Выходная мощность при напряжении 13,6 В, Вт | 1-10 | 1-8 | |||
| Время атаки, мс | <1 | ||||
| время переключения между каналами, мс | <15 | ||||
| Импеданс, Ом | 50 | ||||
| Цикл работы на передачу, % | 100 | ||||
| Стабильность частоты, ppm | 1,0 | ||||
| Интерфейсы | RS-232/422/485 | ||||
| Антенна | N-типа (мама) | ||||
| Модем | |||||
| Скорость кбит/с | 4,8; 9,6; 19,2 | ||||
| Индикация | Питание, состояние, подключение к ЛВС, работа ЛВС, приём/передача | ||||
| Вид модуляции | 2FSK | ||||
Радиомодем Guardian и базовая станция/ретранслятор T-Base (Guardian) имеют следующие отличия от заменяемых радиомодемов Dataradio T-96SR и T-Base (T-96SR):
более широкий диапазон настройки выходной мощности;
100% цикл работы на всех моделях;
программируемый шаг сетки радиочастот 25 и 12,5 кГц;
поддержка интерфейсов RS-232/422/485;
диагностика технического состояния в оперативном и автономном режимах;
более широкий диапазон входящего напряжения питания;
поддержка работы в режиме RTS/CTS и DOX;
наличие оборудования на диапазон 215-240 и 928-960 МГц.
Радиомодем Guardian представляет собой асинхронное «прозрачное» устройство реального времени, не требующее сложной настройки и использующее внешний протокол обмена данными. Данные передаются в радиоканал в той последовательности, в которой были приняты радиомодемом от контроллера, терминала или компьютера по интерфейсу RS-232/422/485 без искажений и дополнительной обработки.
Радиомодем Guardian предназначен для построения современных радиосетей удаленного сбора данных и управления стационарными объектами. Он имеет встроенный специализированный приемопередатчик, использующий технологию SDR1 (Software Defined Radio) с малым временем доступа к радиоканалу на основе современного цифрового сигнального процессора. Обеспечивает асинхронный обмен данными на скоростях 19200, 9600 или 4800 бит/с в радиоканалах с шагом сетки радиочастот 25 или 12,5 кГц. Поддерживает работу практически всех основных промышленных протоколов, включая ModBus, ModBus-RTU и AB DF1.
Встроенная функция удаленной диагностики позволяет в реальном масштабе времени контролировать состояние устройства (наличие питания, температуру, напряжение, мощность сигнала, наличие соединения с антенно-фидерными устройствами). Это позволяет (дает возможность) строить на основе радиомодема Guardian технологические радиосети обмена данными повышенной надёжности и живучести с контролем технического состояния каждого устройства в составе радиосети в масштабе времени, близком к реальному.
Радиомодем Guardian поддерживает работу в режиме DOX (data-activated transmit), не требующем использования сигналов управления потоком RTS/CTS: передача инициализируется поступлением данных на порт радиомодема. Также поддерживает управление сигналами RTS/CTS, когда скорость передачи данных от терминального устройства превышает скорость обмена данными в радиоканале и имеет два последовательных порта: для передачи данных и настройки.
Радиомодем Guardian выпускается в дуплексном варианте и может использоваться для создания дуплексной базовой станций или ретранслятора. В этом случае он оснащается дополнительным антенным портом и может работать на две или одну (с использованием внешнего дуплексера) антенну.
Таким образом, технические и функциональные возможности радиомодема Guardian позволяют использовать его для создания современных узкополосных технологических радиосетей обмена данными в топливно-энергетическом комплексе совместно или для замены применяемых в настоящее время радиомодемов Dataradio T-Base/T-96SR.